调压调速原理简介
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1.75
图2:三相异步电动机固有机械特性曲线 Crane control specialists MH Automation China
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二. 三相异步电动机固有机械特性
1。电动机的Mmax,sm在电动机制作完成后,就固定不变了。
2。电动机的Me随着YZR电动机接电持续率(即电动机额定功率)的 不同而变化。
0.64Mmax Mmax
0.5U1e 由图可知,降低定子电压: 1。可以改变Mmax 2。可以改变起动转矩MQ 3。可以改变转矩 4。可以降低起动电流 5。不能改变sm
0.5
0.25
0 0 0.25 0.5 0.75 1
MQ
1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75 3
M
图4:三相异步电动机降低定子电压机械特性曲线
0.25
0
M
-0.25
sm’’
-0.5
-0.75
-1
-1.25
图3:三相异步电动机转子串电阻机械特性曲线
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三. 三相异步电动机人为机械特性
3.2。降低定子电压的机械特性
由式: Mm=± m1 Ω0 U12 2〔 ±r1+ r12+(X1+ X2’)2 〕
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结论: 通过以上的分析,我们可以知道调压调速系统,
1。可以调节电动机的速度。
2。扩大调速范围降低电动机电流,必须串接转子电 阻。 3。提高电动机机械特性硬度,扩大电动机过载能力, 必须采用闭环调速系统。
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0.5
见左图,当调压调速装置输出电压 为U1时,对应于电动机负载Mj 时 的电动机转速为n1,当负载增至Mj’ 时,如无速度反馈,则电动机转速 将沿着对应于U1的特性曲线下降 到n1’,速度下降极为严重。
0.25
0 0 0.25 0.5
Mj Mj’
0.75 1
1.25
1.5
1.75
2
2.25
2.5
2.75
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五. 闭环调压调速系统
1.25
n s
1
0.75
0.5
0.25
30% 20% 10%
0 0.25 0.5 0.75
通过上述分析:闭环调压调速系统 1。提高电动机机械特性的硬度。 2。电动机过载能力提高了。 3。电动机运行速度始终等于给定 速度。
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三. 三相异步电动机人为机械特性
3.1。转子电路串接对称电阻的机械特性
r2’ 由式: sm=± r12+(X1+ X2’)2
可见,随着r2’阻值的增大,电动机sm将增大。
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四. 三相异步电动机改变定子电压调速
由前页可知: 1。当负载为Mj 时,在电动机自然特性机械特性曲线图上,电动机运 行点为“a”,电动机运行速度为n1。 2。在电动机转子串接电阻R2后,电动机运行点为“b”,电动机运行 速度为n1’(n1’ < n1 )。 3。在电动机定子电压改为0.8U1e后,电动机运行点为“c”,电动机运 行速度为n1’’(n1’’ <n1’ < n1 )。 由此可见,在电动机转子上串接一定的电阻,再通过调节电动机 定子电压我们就可以改变电动机的运行点,让电动机运行速度降低, 达到调节速度的目的。 但通过上述措施进行的电动机调速,电动机机械特性太软,不能 满足生产机械的要求,当负载发生变化或定子电压过低时,电动机非 常容易堵转。为了解决这个问题,必须组成闭环调压调速系统。
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二. 三相异步电动机固有机械特性
通过上述分析,结论如下: 1。YZR电动机固有机械特性不能直接用于驱动。
2。YZR电动机必须降低起动电流起动。
3。YZR电动机必须运行于稳定区域。
满足上述要求,必须人为的改变
YZR电动机的机械特性曲线
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五. 闭环调压调速系统
闭环调压调速系统既能提高电动机低速时的机械特 性硬度,又能保证一定的过载能力。
闭环调压调速装置的可控硅可根据触发电路所发出 的触发脉冲的角度不同,改变电动机定子电压为不同值, 进而让电动机速度发生改变。
3
M
-0.25
-0.5
-0.75
-1
-1.25
但如果增设了速度反馈环节,组成 闭环调速系统,当负载增至Mj’时, 电动机速度将下降。正比与转速的 反馈电压Uf将降低, △U=Ur-Uf 的数值将自动增大。经速度环计算, 可控硅触发角将前移,输出电压将 增大。电动机将产生较大转矩与负 载平衡,当定子电压增值U1’时, 电动机速度将恢复为n1, △U=0, 电机将以n1速度稳定运行。
Me
1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75 3
0
M
-0.25
-0.5
左图,通过改变给定电压Ur可以 得到一些基本平行的特性曲线族。
-0.75
-1
-1.25
图8。闭环调压调速电动机机械特性曲线
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谢 谢!
美恒自动化(大连)有限公司
MH AUTOMATION(DALIAN)CO.,LTD
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三. 三相异步电动机人为机械特性
需要说明是: 降低定子电压运行时,如果负载保持额定值不变,电动机不能 连续长时间低速运行,否则容易烧毁电动机。 其原因为:当电动机定子电压U1降低时,电动机将减速,电动 机转差率S将增大,转子电压(U2=S*E2)也将增大,因而电动机转 子电流也将增大。
n s
C
Mmax:电动机最大转矩 Mmax=To*Me To: 电动机过载倍数 (查样本) Me: 电动机额定转矩
1
0.75
sm
B
Mmax
0.5
MQ:
0.25
电动机启动转矩
0 0 0.25 0.5 0.75
Me
1 1.25
MQ
M
2 2.25 2.5 2.75 3
sm : 产生最大转矩时
的转差率
A
1.5
3。从电动机固有的机械特性曲线中可以看出,电动机具有两个不同 的运行区域: A-B:不稳定运行区域,随着速度的降低,电动机力矩反而降低。 B-C:稳定运行区域,随着速度的降低,电动机力矩增大。 4。点A为电动机固有机械特性的“起动点” 其特点:n = 0 (s=1) M=MQ IQ ≈(7~8)Ie Crane control specialists MH Automation China
1.25 1 0.75 0.5 0.25
j
0 0 0.25 0.5 0.75
Mj
1
1.25
1.5
1.75
2
2.25
2.5特性运行点为a点。
-0.25
-0.5
2。增加转子电阻运行点改为b点。
3。改变定子电压运行点改为c点。
-0.75
-1
-1.25
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0 0 0.25 0.5 0.75 1 1.25
Mj
1.5
1.75
2
2.25
2.5
2.75
3
M
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四. 三相异步电动机改变定子电压调速
2。改变三相异步电动机定子电压及转子电阻的速度变化 n s U1e+ r2+R2 n1 0.8U1e+ r2+R2 a sm U1e+ r2 Mmax n1’ b n1’’ c 见左图:电动机负载为M 时
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调压调速原理
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一. 三相异步电动机机械特性
三相异步电动机的机械特性是指电动机转速与力矩之间的关系 n=f(M), 物理表达式为:M=CMJ*Φm*I2’*COSψ
2
式中: CMJ --- 异步电动机的转矩系数 Φm --- 异步电动机每极磁通 I2’ --- 转子电流的折算值 COSψ 2 --- 转子电路的功率因数
可见,当三相异步电动机定子电压U1降低时,电动机 最大转矩Mm将随着U1降低而与U12成比例 的降低。
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三. 三相异步电动机人为机械特性
1.25
n s
U1e
0.8U1e
1
0.75
sm
0.25Mmax
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五. 闭环调压调速系统
调压调速装置 可控硅 指令 速度环 Ur 给定电压
△U
AC380V,50Hz
触发电路
Uf 反馈电压
速度转换
Uf n
速度传感器
n?
M 3~
负载
电动机
转子电阻
图7。闭环调压调速系统框图
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四. 三相异步电动机改变定子电压调速
1。改变三相异步电动机定子电压的速度变化
1.25
n s
n1 n1 ’ a b U1 U1’
Mma
x
1
0.75
sm
0.5
0.25
由左图可见,当电动机负 载为Mj时,如定子电压由U1 减为U1’,电动机转速也将由 n1降为n1’。见a,b两点。 由于三相异步电动机只能 工作于稳定区域,因而左图可 以看到,降低定子电压可以进 行调速,但调速范围较小。 为了增大调速范围,同时 降低电机定子电流,在调节电 动机定子电压的同时,电动机 转子应串接电阻。
X2’ ---转子电感的折算值 s ---电动机转差率 Crane control specialists MH Automation China
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利用上述公式,绘出下图
1.25
n
1
M I2 COSψ 2 n=f(M) n=f(I2) n=f(COSψ 2 )
0.75
0.5
0.25
r2’ se r ’ 2 2 降压前后M相等,得: I2e’ * se
由式: Me= m1 Ω0
*I2e’2*
= I2x
’ 2*
r2’ sx
当转子电阻r2’不变时,降压前后因 sx>se 所以I2x>I2e,因此负 载保持额定值不变,电动机定子电压降低后电动机电流将大于额定 值。保持电动机电流不变,应串接适量的转子电阻。 Crane control specialists MH Automation China
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三. 三相异步电动机人为机械特性
1.25 1
n s
sm sm’
Me
0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75 3
r2 r2 +r’
Mmax
0.75
0.5
r2 +r’’
由图可知,增加转子电阻: 1。可以改变sm 2。可以改变起动转矩 3。可以让电动机工作在稳定区域 4。可以降低起动电流 5。不能改变Mmax
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I2’= E2’ (r2’/s)2+X2’2 r2 ’ r2’2+s 2 X2’2
COSψ 2 =
n = n0 (1-s)
式中: E2’ ---转子电压的折算值
r2’ ---转子电阻的折算值
但闭环调压调速装置的输出电压不是一个定值,针 对不同负载和给定,输出电压也不同,但电动机的速度 基本等于给定要求的速度。
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五. 闭环调压调速系统
1.25
n s
n1 n1’
U1< U1’
1
0.75
0 0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75
M,I2, COSψ 2
2 2.25 2.5 2.75 3
图1:三相异步电动机特性曲线
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二. 三相异步电动机固有机械特性
1.25